项目设计在化工原理教学中的应用*

赵永华　　周艳军　　齐平　　张启俭　　陈国伟

（辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001）



项目设计在化工原理教学中的应用*

赵永华周艳军齐平张启俭陈国伟

（辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001）

摘要：将项目设计引入到化工原理课程教学中，使学生能够更好地学习和掌握该课程单元操作的基本原理、计算和典型设备的结构，更好的明确学习目的。同时有利于提高学生的学习兴趣、创新思维和创新精神，有助于培养学生工程意识、创新能力和实践能力。

关键词：化工原理；项目设计；工程意识；创新能力

化工原理课程作为化学工程与工艺及相关专业的一门主要工程技术基础主干课，是化工学科由自然科学领域的基础课程向工程科学的专业课程过渡的桥梁。其主要内容是研究化工生产中的物理加工过程中所涉及的若干单元操作的原理、基本计算和典型设备等［1，2］。通过该课程的学习能够使学生树立工程思维意识，培养其工程素质，提高其工程能力及化工业务素质。但是，传统的化工原理课程教学大都采用老师主动的教、学生被动的学的填鸭式教学模式，强调老师的主体作用，只是讲授书本知识，不能很好的培养学生的工程素质，不能充分调动学生的学习兴趣，从而使学生感到课程枯燥无味，学生的学习效率不高［3，4］。因此，针对化工原理这样一门极为重要的课程，如何能使学生乐于感受其魅力并能深入进去，从而培养起一定的工程素质，是非常重要的。

项目化教学是近年来发展起来的一个以工学结合、行动导向、项目载体、任务驱动、素质渗透、学生主体、理论实践一体化等为内涵的课程教学法［5］。该方法主要是将相对独立的任务项目交给学生自己去完成，教师仅起到咨询、指导与解答疑难的作用［6］。这完全和我们传统的“填鸭式”的教学模式完全不同，真正体现了学生为主体，教师引导、点拨的新课程理念［7］。教师在学生完成项目后，及时进行点评，进一步强化了理论知识的学习和应用，使学生更清晰的知道理论知识如何在实践中应用，能够更好地培养学生的工程素质。

因此，借鉴项目化教学的手段，在化工原理课程教学过程中，如果通过工程项目来驱动或巩固所学的理论知识，不仅可以激发学生的学习兴趣，拓展知识，而且还可以培养其工程意识和能力。因此，我们对化工原理课程的教学进行了改革，增加了项目设计环节。

一、项目设计在化工原理课程中的应用

实际教学过程中，在讲授完每一单元操作后，都要求学生完成该单元的项目设计，并依照评价标准对设计结果进行评分。项目设计在教学过程中主要包括以下几点。

（一）项目制定

项目设计的题目来源于生产生活，模拟实际生产生活所进行的活动，使学生对设计的项目没有陌生感，从而增加其学习兴趣。同时该项目设计题目应符合基本理论的教学进度，不能制定超出学生能力的较难题目，使学生的自信心受到打击。比如，在流体流动这一单元操作中，我们的项目设计题目可以为“现将温度为25℃质量流量为16000 kg/h的乙醇和水（质量50%）混合物从储罐区储罐（罐内液面高度6 m，绝对压力为1.1 bar）运送至（60 m远）的精馏塔进料口（入口绝对压力为1.2 bar，距地面高度8 m）。设计输送管路并选用输送机械完成上述输送任务：（1）管路布置设计（包括管件数量，管路铺设长度：水平长度，垂直长度）。（2）绘制流体输送流程图。（3）计算所需能量。（4）根据流体输送条件及所需能量选择流体输送机械。（5）泵安装高度校核。”此外，制定的项目要使学生能够通过自身查阅资料顺利完成，激发学生学习热情。

（二）项目实施

要求学生3人一组，每组完成一个总设计题目，组内每个同学有不同的设计任务。通过查阅相关资料对项目进行分析，思考如何利用所学知识完成该项目。根据所确定的项目方案和各自的任务，小组成员以分工合作的形式完成该项目。项目的完成包括流程设计、工艺计算、设备选择等，最终提交设计说明书和图纸。教师在此过程中，不再以讲授、灌输知识为主，而是在学生完成项目设计过程对其进行跟踪，当学生遇到问题，感觉有困难的时候，才对其进行个别的、启发式指导，给学生足够的空间，真正实现以学生为主体的学习过程。

（三）项目评价

待项目完成后，及时对各小组项目设计结果进行评价。首先，小组成员内部进行自评，然后教师对该项目组织答辩，通过答辩进一步掌握学生对本知识的掌握情况。最后，教师根据个小组完成项目的实际情况（设计说明书和图纸）和答辩结果给出成绩。并且该成绩计入本课程期末考核最终成绩。

二、项目设计在化工原理课程中的作用

（一）提高学习兴趣，培养工程意识

在教学过程中将基本理论知识和项目设计有机结合起来，通过项目的实施对基本知识进行了进一步的学习巩固以及应用，大大提高了学生的学习兴趣，同时使其认识到了该门课程知识的重要性和实用性。比如，在进行流体流动的项目设计过程中，学生要利用能量衡算方程（伯努利方程）对系统进行能量计算，要对流体输送机械进行选择，并要确定泵的安装高度，在项目设计过程中基本上把本章的主要知识点都得到了很好的运用，用枯燥的理论知识解决贴近生活的生产实际，使学生增加了本门课程的学习兴趣。此外，在流体流动项目设计过程中，学生能通过项目更好地了解所学知识的本质以及所能应用的环境。因此，真正做到了学生应用理论知识处理工程问题，从而使学生逐步树立了工程意识。

（二）激发探索精神，培养创新能力

在我们实际教学过程中，通过给学生们设置相关新颖、前沿的设计项目，促使学生在课下认真思索和积极学习。比如，在流体流动的项目中，管路布置及流体输送流程的确定，并未在课堂上教授，而是要求学生自己课外查阅相关文献，通过组内成员间的论证来确定的。在完成项目设计的过程中，激发了学生自主探索的兴趣。此外，项目设计在培养学生创新意识和创新能力以及工程技术研究开发能力等方面起着极其重要的作用。

三、项目设计在化工原理教学中的效果

通过在本课程中引入项目设计，极大地提高了学生的学习兴趣和积极性。通过学生的学习情况反馈，项目设计的引入也取得了较好的教学效果。

（一）激发了学习热情

项目设计使学生由被动学习转入主动学习，项目设计过程充分发挥学生的主体作用，学生可以尽情地展现其综合能力，这充分调动了学生的学习热情和积极性。

（二）明确了学习目标

通过项目设计，学生真正体验了理论与实验相结合。学生进一步明确了学习每一单元操作的目的及用途。同时在项目设计过程中进一步巩固了知识点，加深了对课程的理解。

（三）提升了工程实践能力

项目设计过程中学生根据布置的项目设计任务，自己查找资料、分析并用所学理论知识解决设计中遇到的实际问题。学生们通过动手操作，对化工生产中的单元操作有了更深一步的理解，提升了工程实践能力。

（四）培养了相互协作能力

学生在项目设计的过程中需要和同组其他成员间相互合作，共同完成。由此学生懂得了团队成员间协作的重要性，进而逐步培养了学生的相互协作能力。

（五）提高了学习成绩

将项目设计引入后，学生的学习成绩得到了显著提高，期末考试的不及格率较往年得到明显降低。

四、结束语

化工原理课程的教学中引入项目设计，使学生对化工单元操作、设备、计算以及知识点更加认真学习和深入研究，并将所学知识得到实际运用，同时拓展知识范围，培养工程意识、创新思维和创新精神，有助于提高学生动手、动脑能力，提高创新能力和实践能力，将“教我学”变成“我要学”，丰富了学生课外科技活动内容，极大提高了化工原理课程教学效果。

参考文献

［1］周艳军，张启俭，王欢，等.化工原理课程考核方法改革的探索与实践［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2014，16（6）：129-131.

［2］孙微微，许红霞，王茹，等.探索《化工原理》课程项目化教学［J］.教育教学论坛，2012（10）：183-184.

［3］南岚.中职《化工原理》课程中项目化教学的研究［D］.苏州大学.

［4］周艳军，张启俭，赵永华，等.强化化工原理教学改革培养学生工程素质［J］.中国现代教育装备，2014（23）：44-45.

［5］戴士弘.职业教育课程教学改革［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［6］周爱鹏.行为导向教学法的理论及其实践模式［J］.交通职业教育，2004（6）：33-35.

［7］张睿.高职《化工原理》课程的项目化改革及实践［J］.广州化工，2011，39（1）：138-140.

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）14-0055-02

*基金项目：辽宁省普通高等教育本科教育教学改革研究项目（编号：UPRP20140483）；辽宁工业大学2016年教改立项（编号：2016017，20 16021）。

作者简介：赵永华（1978-），男，汉，辽宁朝阳人，博士，副教授，研究方向：多相催化及化学工程与工艺专业相关教学工作的研究。

Abstract:It is helpful for students to learn chemical unit operations rationale，calculation and structure of typical equipment and to confirm the learning goal when project design could be applied to chemical engineering principle.Meanwhile，the practice of project design also helps improve students'interest，innovative thinking and spirit，which contributed to cultivate students'engineering awareness and ability of practice and innovation.

Keywords:chemical engineering principle；project design；engineering awareness；ability of innovation